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對(duì)于電化學(xué)應(yīng)用而言，具有較高離子導(dǎo)電能力的陽離子交換膜非常重要。通過增加陽離子交換容量能夠直接提高陽離子導(dǎo)電能力，但是增加陽離子交換容量的同時(shí)卻面臨著穩(wěn)定性的局限。

有鑒于此，天津大學(xué)姜忠義、吳洪等設(shè)計(jì)并制備具有季銨基團(tuán)密度可調(diào)的陰離子作為陽離子導(dǎo)體構(gòu)筑三種結(jié)構(gòu)相同的COF。并且將陰離子官能團(tuán)結(jié)合在柔性乙醚烷基側(cè)鏈的方式組裝到COF的骨架。

主要內(nèi)容

（1）

通過修飾季銨鹽的功能結(jié)構(gòu)，COF膜的規(guī)則孔具有均勻分布的豐富陽離子官能團(tuán)。通過柔性有機(jī)分子側(cè)鏈?zhǔn)沟皿w積較大的陽離子產(chǎn)生靜電排斥力和立體位阻，使得COF具有緊密的堆疊和多重相互作用。此外，系統(tǒng)研究離子官能團(tuán)密度與COF通道的離子導(dǎo)電性之間的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算模擬，說明COF的離子官能團(tuán)和側(cè)鏈遷移能力共同決定了離子傳輸能力。

（2）

優(yōu)化得到的COF膜實(shí)現(xiàn)了從未達(dá)到的離子導(dǎo)電能力（在80 ℃和100 % RH，氫氧陰離子的導(dǎo)電性達(dá)到300 mS cm^-1）。這項(xiàng)研究有助于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和制備高性能陽離子導(dǎo)電材料。

參考文獻(xiàn)

Yan Kong, Bohui Lyu, Chunyang Fan, Yi Yang, Xiaoyao Wang, Benbing Shi, Jianwen Jiang, Hong Wu*, and Zhongyi Jiang*, Manipulation of Cationic Group Density in Covalent Organic Framework Membranes for Efficient Anion Transport, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07958

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07958